线序检测关键技术

david

作者
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Version 1.0,
2019-05-29
Table of Contents
线序检测仪介绍
线序检测仪的组成
光源和打光方式
颜色检测相机
镜头
触发方式
结果输出和显示
技术难点和解决方案
反光处理
相近颜色难区分
触发时机
总结
线序检测仪介绍
线序检测仪是根据线束的颜色来判断线束的顺序是否正确的检测仪器。多用在工厂的线束组装和检查工序。在家电和其他需要较大功率的电器中，大多需要线束比较直径较粗的导线和相关的端子，而导线和端子的组装多数靠人工完成，不可避免的会出现安装的顺序错误，在线束出厂或使用前需要检查安装的顺序是否正确。线序检测仪作为非接触的检测方式，具有速度快，准确度高的特点。可以有效的提高检测效率，降低工人的劳动强度。

线序检测仪的组成
线序检测仪由如下几个部分组成，彩色工业相机，镜头，白色光源，触发器，电源，显示器等组成。

光源和打光方式
由于需要判断颜色，因而光源要求使用白光光源。在打光的方式上，可以分为单个环形光源放置在被测线束的上方，以及增加面光源放置在线束的下方两种方式。 单个环形光源，会造成光线不均匀，出现线材中间过亮的情况。而增加放置在下方的面光源可以有效的增强线束两边的亮度，使得线束图像更均匀。

在实际使用中通常会采用双光源：上面一个环形白光光源和下面一个面光源的打光方式。

颜色检测相机
线序检测仪最核心的部件就是颜色检测相机。当前市场上有两类，一类是彩色工业相机，另外一类是彩色智能工业相机。第一类彩色工业相机，只负责采集图像，图像的处理需要安装在工控机或PC上的视觉处理软件来完成。而彩色智能工业相机则单个相机完成彩色图像采集，图像处理，线束颜色判断。

普通的彩色工业相机方案，需要的部件较多，体积大，成本较高，安装和调试复杂。而智能工业相机体积小，安装方便，成本低，使用简单。

镜头
线序检测对镜头的要求不高，普通的CCTV镜头就可以满足大部分需求。只需要根据使用环境，选择合适的焦距的镜头即可。

触发方式
触发方式是指线束放到相机下，如何触发相机进行检测。通常有2种，一种是使用机械开关，线束顶到机械开关上，触发相机进行检测。另外一种是使用运动检测算法，由视觉处理软件判断在相机的视野范围内是否有线束,并触发线束的检测。

这两种方式各有优缺点。使用机械开关，优点是触发的误判低，缺点是开关触发范围小，而且机械开关有使用寿命，长时间使用容易出现损坏。 视觉触发，优点是非接触式的触发，可以判断的范围大，没有使用寿命问题，缺点是在算法处理上可能会出现判断不准，出现误触发，但在实际的使用中发现影响不大。

结果输出和显示
结果的输出有多种方式，通常使用声音提示和文字显示的方式。使用声音输出的话，需要根据使用环境的要求，能够调节音量和改变输出声音的方式，如需要提供音乐或中文，英文的提示等。

文字输出通常是OK和NG。

技术难点和解决方案
在实际的使用中线束检测存在如下的难点，

由于线束为圆柱状，在使用白色光源进行打光的时候，会有不均匀的反光

线束在制造的过程中，会存在不同的批次颜色有差异的情况

在触发相机进行颜色检测的时候，会出现触发过早，或反应迟钝的问题。

反光处理
反光的问题，智能通过调整打光方式来解决，包括调整光源的照视角度，增加多角度的打光。其中使用面光源在线束下面进行照明，就是为了增加线束外侧的光亮度，达到均匀打光的目的。

另外还需要仔细的调整光源的亮度，通常位于上面的光源的亮度可以开到最亮，调整下面的面光源，使得形成一定的反差。再调整相机的曝光和增益，得到理想的线束图像。

相近颜色难区分
区分线束的颜色，通常使用HSV色域，来判读颜色，虽然HSV色域可以很好的判断颜色的值，但单纯的使用色度，而忽略亮度和饱和度的话，会造成大量的误判。从实际的使用来看，也可以使用RGB色域。问题的关键是如何界定判断是否是同样颜色的阈值。

阈值的确定，可以人工设置，缺点是在阈值设置好后，不同的批次线束的颜色会有色差，会导致阈值适应性变差，出现大量的误判。 目前的算法上还没有特别好的自动设置阈值的方法。

如何解决这个问题，一个方法就是通过人工智能算法，对颜色进行分类。这种方法对存在色差的线束的判断效果非常好，由于是对颜色进行分类，因而不存在设置固定阈值导致的判断过严的问题。但人工智能算法，需要在检测颜色前，首先进行人工智能训练，这可能需要大量的训练数据和训练时间。另外在人工智能算法通常比较耗时。

使用了优微视智能工业相机的线序检测仪，在相机内部有人工智能硬件加速模块，很好的解决了上述问题，在训练上对数据的要求不高，单次训练即可达到很好的效果。

触发时机
触发时机的选择，一般需要线束放置稳定后触发检测，过早触发，线束还没有放置到指定位置，或线束的图像模糊，会导致判断错误。 触发的过晚，会导致等待的时间过长， 在程序的编写过程需要根据实际情况进行调整，在优微视线序检测仪中程序，是每隔100毫秒，进行一次检测，当判断线束进入检测区后，延时50~100毫秒等待线束图像稳定后，进行检测。检测时间在10ms左右。

总结
使用人工智能算法的线束检测仪，在线束检测的稳定性上有很大的提升。很好的解决了有色差的线束的检测的问题。